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Parcial primera parte - 76.45. Termodinámica de los Procesos

Cátedra: Única
Fecha: 1° Oportunidad - (2º Cuatrimestre 2007)
Día: 19/10/2007

Punto 1

Una muestra de hidrocarburos es tratada en un separador flash como el de la figura. Aguas arriba de la válvula, la corriente se encuentra a 600 psia y 323K, y el caudal alimentado al sistema está formado por 100 kmol/h de metano (C1), 135 kmol/h de etano (C2), 456 kmol/h de n-pentano (n-C5) y 160 kmol/h de n-hexano (n-C6). La mezcla de hidrocarburos ingresa luego al separador, a una presión de 149 psia y a la misma temperatura de entrada a la válvula.

Tres ingenieros son consultados sobre la distribución de alimentación (F) entre las corrientes de vapor (D) y líquido (W) del separador; quienes, luego de hacer algunos cálculos, entregan las siguientes opciones:

  1. ¿Cuál es el estado de agregación de la corriente al ingresar a la válvula?
  2. Plantee los balances necesarios para realizar su evaluación sobre la distribución de F.
  3. ¿Cuál de las estimaciones es la más adecuada?
  4. ¿Qué porcentaje de n-pentano presente en la alimentación, se recupera en la corriente líquida?

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En el parcial se usó este mismo gráfico pero sin el pie de página que explica el significado de los valores del mismo.

Punto 2

Una de las etapas de una planta industrial consta de tres equipos: un compresor (C1), una cámara de mezclado (M1) y una turbina (T1). Al compresor ingresan 47 kg/s de aire (gas ideal, Cp aire: 1.04 kJ/kg.K, R = 8.314 kJ/kmol K) a 23°C y 0.83 bar, saliendo del mismo a 496°C y 18 bar. Esta corriente se mezcla en la cámara (M1), con 0.77 kg/s de otra corriente de gases proveniente de la planta. La mezcla resultante abandona la cámara (M1) a 1184°C (Cp mezcla: 1.2 kJ/kg.K), ingresa a la turbina (T1) y finalmente sale de la misma a 465°C. La turbina (T1) acciona el compresor y entrega una potencia neta a la planta de 12661 kW.

  1. Realice un esquema de la instalación.
  2. Calcule la temperatura mínima alcanzada a la salida del compresor.
  3. Evalúe el rendimiento isoentrópico del compresor.
  4. Calcule la generación de entropía en el compresor.
  5. Indique si puede considerarse que la turbina opera adiabáticamente. Justifique su respuesta numéricamente.